第6章可编程控制器及其应用

第6章可编程控制器及其应用

知识目标●会说出可编程控制器的硬件结构、主要性能指标和特点，知道其分类；●会说出可编程控制器的常用编程元件和编程语言；●会说出可编程控制器的逻辑取及输出线圈指令、触点串联指令、触点并联指令、串联电路块的并联指令、并联电路块的串联指令、主控触点指令和程序结束指令等常用基本指令，写出指令符，画出梯形图符；●会说出可编程控制器梯形图的特点，熟悉梯形图的编程技巧，说出可编程控制器程序设计的一般步骤。技能目标●学会可编程控制器梯形图的设计与编程方法，会用梯形图编制三相异步电动机PLC控制程序。第6章可编程控制器及其应用6.1可编程控制器基础知识6.2可编程控制器的程序编制6.3可编程控制器的常用逻辑指令6.4可编程控制器梯形图的设计与编程方法6.5可编程控制器编程实例6.6实训

6.1可编程控制器基础知识

学习目标会说出可编程控制器的硬件结构、主要性能指标和特点，知道其分类。6.1.1可编程控制器的硬件结构图6-1可编程控制器的硬件结构6.1.2可编程控制器的主要性能指标输入输出点数（I/O）应用程序存储容量编程语言可编程控制器指令条数可编程控制器内部继电器的种数和点数扫描周期工作环境6.1.3可编程控制器的特点可靠性高编程简单通用性好应用广泛体积小小结可编程控制器的硬件结构主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM，ROM）、输入输出接口（I/O）、电源及编程设备等部分组成；与构建可编程控制器控制系统关系较直接的性能指标有输入输出点数（I/O）、应用程序存储容量、编程语言、可编程控制器指令条数、可编程控制器内部继电器的种数和点数、扫描周期、工作环境。可编程控制器具有可靠性高、、编程简单、通用性好、应用广泛、体积小等特点；可编程控制器按结构形式分为整体式（单元式）、模块式（积木式）和叠装式，按I/O点数和存储器容量可分为小型、中型和大型，按功能可分为低档机、中档机和高档机。6.2可编程控制器的程序编制

学习目标会说出可编程控制器的常用编程元件和编程语言。6.2.1可编程控制器的编程元件可编程控制器是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个常开和常闭触点。编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。可编程控制器内部这些继电器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其常开触点闭合，常闭触点断开。所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。6.2.2可编程控制器的编程语言梯形图。梯形图是按照继电接触器控制设计思想开发的一种图形语言，它沿用了继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触器控制没有的符号。指令语句表。指令语句表类似于计算机的汇编语言，用指令的助记符进行编程。一般的PLC可以使用梯形图编程，也可以使用指令语句表编程，并且梯形图和指令语句表可以相互转换，是一种应用较多的编程语言。功能图。功能图是一种在数字逻辑电路设计基础上开发的一种图形语言，它把一个控制系统的各个动作功能按动作顺序以及逻辑关系用一个图描述出来。高级编程语言。随着PLC技术的发展，大型（超大型）、高档PLC具有很强的运算和数据处理等功能，为了方便用户编程，许多高档PLC配备了BASIC语言、C语言等高级编程语言。小结可编程控制器的常用编程元件有输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等；可编程控制器的常用编程语言有梯形图、指令语句表、功能图和高级编程语言等。

6.3可编程控制器的常用逻辑指令学习目标会说出可编程控制器的逻辑取及输出线圈指令、触点串联指令、触点并联指令、串联电路块的并联指令、并联电路块的串联指令、主控触点指令和程序结束指令等常用基本指令，写出指令符，画出梯形图。6.3.1逻辑取与输出线圈指令取指令LD:常开触点逻辑运算起始，即读入逻辑行的第一个常开触点取反指令LDI:常闭触点逻辑运算起始，即读入逻辑行的第一个常闭触点输出指令OUT:线圈驱动，即把逻辑操作的结果输出到一个指定的继电器6.3.2触点串联指令与指令AND：常开触点串联连接与非指令ANI：常闭触点串联连接6.3.3触点并联指令或指令OR：常开触点并联连接或非指令ORI：常开触点并联连接6.3.4串联电路块的并联指令电路块或指令ORB：串联电路块的并联连接6.3.5并联电路块的串联指令电路块与指令ANB：并联电路块的串联连接

6.3.6主控触点指令主控指令MC：主控电路块起点主控复位指令MCR：主控电路块终点6.3.7程序结束指令程序结束指令END：输入输出处理，程序回第“0”步小结逻辑取及输出线圈指令有LD、LDI、OUT指令；触点串联指令有AND、LDI、OUT指令；触点并联指令有OR、ORI指令；串联电路块的并联指令是ORB指令；并联电路块的串联指令是ORB指令；主控指令有MC、MCR指令；程序结束指令有END指令。6.4可编程控制器梯形图的设计与编程方法学习目标会说出可编程控制器梯形图的特点，熟悉梯形图的编程技巧；会说出可编程控制器程序设计的一般步骤。6.4.1可编程控制器梯形图的特点梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列梯形图中的继电器不是物理继电器，而是“软继电器”继电器线圈的编号只能出现一次输入继电器用于接收PLC的外部输入信号每行串联的串联触点数和每组并联的并联触点数，理论上没有限制6.4.2可编程控制器梯形图的编程技巧适当安排编程顺序图6-9将串联触点数最多的并联支路编排在上方图6-10将并联触点最多的串联支路靠近左母线6.4.2可编程控制器梯形图的编程技巧重新安排不能编程的电路图6-11调整串并联电路顺序图6-12将桥式电路变换成等效电路6.4.2可编程控制器梯形图的编程技巧处理常闭触点输入信号如果外部输入为常开触点，则梯形图的触点与继电接触器控制原理一致。如果外部输入是常闭触点，则梯形图的触点与继电接触器控制原理正好相反，即常开触点变为常闭触点，常闭触点变为常开触点。因此，建议PLC的输入尽可能用常开触点，如停止按钮、热继电器的常闭触点，尽可能用其常开触点来代替作为PLC的输入信号。如果某些信号只能用常闭触点输入，则梯形图中其对应触点应作相应的改动。6.4.3可编程控制器程序设计的一般步骤分析控制要求。详细了解和熟悉控制设备的工艺过程和机械动作情况，明确生产工艺和设备对控制系统的要求。编制对照表。确定PLC的输入信号（按钮、行程开关、热继电器等）和输出信号（接触器、信号灯、电磁阀等），按PLC内部软继电器的编号范围，给每个信号分配一个确定的地址编号，编制现场信号与PLC地址对照表，画出PLC外部接线图。画出梯形图。根据控制要求，将继电接触器控制电路图改画成梯形图。编写程序。按梯形图上的逻辑行和逻辑元件的编排顺序由上到下、从左到右写出指令语句，编写程序清单。小结可编程控制器梯形图具有梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列等5个特点；梯形图的编程技巧有适当安排编程顺序、重新安排不能编程的电路、处理常闭触点输入信号；可编程控制器程序设计的一般步骤为：分析控制要求、编制对照表、画出梯形图、编写程序。6.5可编程控制器编程实例学习目标学会可编程控制器梯形图的设计与编程方法，会编制三相笼型异步电动机常用PLC控制程序。6.5.1三相异步电动机单向连续控制表6-12现场信号与PLC地址对照表类别名称符号PLC地址输入信号起动按钮SB1000停止按钮SB2001热继电器FR002输出信号接触器KM000图6-13单向连续控制PLC外部接线图图6-14单向连续控制梯形图6.5.2三相异步电动机双重联锁正反向控制表6-13现场信号与PLC地址对照表类别名称符号PLC地址输入信号正转起动按钮SB1000反转起动按钮SB2001停止按钮SB3002热继电器FR003输出信号正转接触器KM1000反转接触器KM2001图6-15双重联锁正反向控制PLC外部接线图

6.5.2三相异步电动机双重联锁正反向控制图6-16双重联锁正反向控制梯形图三相异步电动机单向连续控制的PLC程序序号指令数据说明0000LDX003过载保护0001ANIX002停车0002MCN0主控指令，为3步指令SPM100分支起点0005LDX000正转起动0006ORY000正转自锁0007ANIX001反转按钮联锁0008ANIY001反转接触器联锁0009OUTY000正转线圈得电0010LDX001反转起动0011ORY001反转自锁0012ANIX000正转按钮联锁0013ANIY000正转接触器联锁0014OUTY001反转线圈得电0015MCRN0分支结束0016END程序结束6.5.3三相异步电动机Y－Δ减压起动控制表6-14现场信号与PLC地址对照表类别名称符号PLC地址输入信号起动按钮SB1000停止按钮SB2001热继电器FR002输出信号主接触器KM1000Δ运行接触器KMΔ001Y起动接触器KMY002图6-17Y－Δ减压起动控制PLC外部接线图图6-18Y－Δ减压起动控制梯形图三相异步电动机Y－Δ减压起动控制的PLC程序

序号指令数据说明0000LDX000Y起动0001ORY000KM1自锁0002ANIX001停车0003ANIX002过载保护0004OUTY000KM1线圈得电0005LDY000KM1自锁0006ANIY001KMΔ联锁0007OUTT001定时器延时0008K100定时器10ｓ后触点动作0009ANIT000定时器延时10ｓ后触点断开0010OUTY002KMY线圈得电0011LDT000定时器延时10ｓ后触点闭合0012ORY001KMΔ自锁0013ANDY000KM1自锁0014ANIY002KMY联锁0015OUTY001KMΔ线圈得电6.5.4小车自动往返控制

小车自动往返控制其控制要求为：按下前进起动按钮SB1，小车由SQ2处前进到SQ1处后自动返回到SQ2处，作自动往返循环运动；按下后退起动按钮SB2，小车由SQ1处后退到SQ2处，再自动返回到SQ1处，作自动往返循环运动；按下停止按钮SB3，小车停止自动往返循环运动。如SQ1、SQ2失去作用，小车失控，由SQ3、SQ4作限位保护，如图10-19所示。图6-19小车自动往返控制示意图表6-15小车自动往返控制现场信号与PLC地址对照表类别名称符号PLC地址输入信号前进起动按钮SB1000后退起动按钮SB2001停止按钮SB3002热继电器FR003前进到位（自动后退）行程开关SQ1004后退到位（自动前进）行程开关SQ2005前进限位开关SQ3006后退限位开关SQ4007输出信号前进接触器KM1000后退接触器KM2001图6-20自动往返控制控制PLC外部接线图图6-21自动往返控制控制梯形图6.5.5十字路口交通灯控制表6-16十字路口交通灯控制现场信号与PLC地址对照表类别名称符号PLC地址输入信号起动按钮SA000输出信号南北绿灯HL1000南北黄灯HL2001南北红灯HL3002东西绿灯HL4003东西黄灯HL5004东西红灯HL6005图6-22十字路口交通灯控制PLC外部接线图图6-23十字路口交通灯控制梯形图6.6实训

6.6.1认识PLC学习目标会说出各种PLC的生产厂家、型号、主要性能指